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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die beschriebene Erfindung offenbart eine Preisbildung eines Verbrauchsguts und insbesondere eine Preisbildung von Strom in Zeiten hohen Bedarfs.
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Elektrischer Strom kann auf mehreren unterschiedlichen Wegen erzeugt werden. Beispielsweise lässt sich Strom mittels Kernreaktoren, von Wind angetriebenen Turbinen und Gas- oder Dampfturbinen erzeugen. Die Betriebskosten dieser verschiedenen Arten von Stromgeneratoren können variieren. Allgemein ist die Hauptspannungsquelle während des normalen Einsatzes in der Lage, den gesamten Bedarf für ein spezielles Verteilernetz zu decken. Es können jedoch Situationen auftreten, in denen der Bedarf die Kapazität der Erzeugung der primären Spannungsquelle überschreitet. Unter solchen Umständen müssen dem Netz zusätzliche Energiequellen zugeschaltet werden, oder Energie muss von einem anderen Anbieter bezogen werden. Jedenfalls ist die Energieerzeugung in diesen Situationen gewöhnlich weniger effizient.
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In anderen Fällen kann die Hauptenergiequelle zwar ausreichend Energie in das Verteilernetzwerk einspeisen, jedoch kann ein spezieller Knoten des Netzwerks einen Bedarf aufweisen, der seine Nennkapazität überschreitet. Ein derartiger Fall kann im Vorliegenden als eine ”örtlich begrenzte Überlastbedingung” bezeichnet sein. Gegenwärtig sind zwei Verfahren bekannt, die genutzt werden können, um eine örtlich begrenzte Überlastbedingung zu bewältigen. Das erste Verfahren basiert darauf, Last an einen oder mehrere Verbraucher abzugeben, die mit dem Knoten verbunden sind. Das zweite Verfahren setzt eine unmittelbare Laststeuerung ein, wobei gewisse Geräte bei dem Verbraucher von dem Energieerzeuger gesteuert werden und durch den Erzeuger abgeschaltet werden können. Beide Ansätze sind ineffizient und schließen den Verbraucher von der Entscheidung aus. Darüber hinaus können abgegebene oder gesteuerte Lasten in manchen Fällen wertvoller/wichtiger sein als andere mögliche Lastverringerungen, die zur selben Zeit verfügbar sind, oder sie können den Grad der Lastverringerung überschreiten, der für die Bewältigung der Überlastungen erforderlich ist. In einer Alternative lassen Versorgungseinrichtungen ein Andauern gewisser Überlastbedingungen möglicherweise zu, was die Lebensdauer der überlasteten Einrichtung allerdings beträchtlich verringern und Betriebs- und Wartungskosten steigern kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein System zur Implementierung von Spitzenpreisbildung in einem Energieverteilernetz offenbart. Das System dieses Aspekts enthält eine Überwachungs- und Steuerungsmaschine, die dazu eingerichtet ist, einen aktuellen Energieverbrauchswert für einen Knoten in dem Energieverteilernetz aufzunehmen, und eine Spitzenpreisbildungsmaschine, die mit der Überwachungs- und Steuerungsmaschine verbunden ist, die dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, ob ein Energieverbrauchswert einen Kapazitätsvorgabewert des Knotens überschreitet. Das System dieses Aspekts enthält außerdem einen Preisbildungskalkulator, der einen Spitzenstrompreis festlegt, der zu verwenden ist, während der aktuelle Energieverbrauchswert den Vorgabewert des Knotens überschreitet, und einen Guthabenkalkulator, der Guthaben an mit dem Knoten verbundene Verbraucher vergibt, die Energie mit einer Rate unterhalb eines Schwellwerts verbrauchen, während der aktuelle Energieverbrauchswert den Vorgabewert des Knotens überschreitet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Implementierung von Spitzenpreisbildung in einem Energieverteilernetz offenbart. Das Verfahren dieses Aspekts beinhaltet die Schritte: Aufnehmen eines aktuellen Energieverbrauchswerts für einen Knoten in dem Energieverteilernetz; Ermitteln, ob ein Energieverbrauchswert einen Vorgabewert des Knotens überschreitet; Festlegen eines Spitzenpreises für Strom, der zu verwenden ist, während der aktuelle Energieverbrauchswert den Vorgabewert des Knotens überschreitet; und Vergeben von Guthaben an mit dem Knoten verbundene Verbraucher, die Strom mit einer Rate unterhalb eines Schwellwerts verbrauchen, während der aktuelle Energieverbrauchswert den Vorgabewert des Knotens überschreitet.
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Diese und andere Vorteile und Merkmale werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verständlicher.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Der als die Erfindung erachtete behandelte Gegenstand wird in den der Beschreibung beigefügten Patentansprüchen speziell aufgezeigt und gesondert beansprucht. Die vorausgehend erwähnten und sonstige Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren verständlich:
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1 veranschaulicht ein Beispiel eines Energieerzeugungs- und Verteilernetzes;
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2 zeigt in einem Blockschaltbild einen Preisbildungsmonitor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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4 zeigt ein Rechnersystem auf dem Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können.
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Die detaillierte Beschreibung erläutert anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung zusammen mit Vorteilen und Merkmalen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mit Bezugnahme auf 1 ist ein Erzeugungs- und Verteilungssystem 100 veranschaulicht. Das System 100 enthält ein oder mehrere Kraftwerke 102, 104, die durch Mehrfachaufwärtstransformatoren 108 in Parallelschaltung mit einem Hauptübertragungssystem 106 verbunden sind. Die Kraftwerke 102, 104 können Kohle-, Kern-, Erdgas- oder Verbrennungskraftwerke oder eine Kombination davon sein. Darüber hinaus können die Kraftwerke 102, 104 eine oder mehrere hydroelektrische, solarthermische oder Windturbinenstromgeneratoren enthalten. Die Aufwärtstransformatoren 108 transformieren die durch die Kraftwerke 102, 104 hervorgebrachte Spannung auf eine Hochspannung von beispielsweise 138 kV hoch, um die Fernübertragung der elektrischen Energie über das Hauptübertragungssystem 106 zu ermöglichen. Selbstverständlich können zusätzliche Komponenten wie (nicht gezeigte) Transformatoren, Schaltvorrichtungen, Sicherungen und dergleichen in das System 100 nach Bedarf einbezogen werden, um einen zuverlässigen und effizienten Betrieb des Systems zu gewährleisten.
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Das System 100 ist gewöhnlich mit einem oder mehreren weiteren Systemen verschaltet, um die Übertragung von elektrischer Energie in das System 100 hinein oder aus diesem heraus zu ermöglichen. In Zeiten hohen Bedarfs kann das System 100 elektrischen Strom von weiteren (nicht gezeigten) Kraftwerken aufnehmen, um dem Bedarf zu bedienen. Desgleichen liefert das System 100 in Zeiten, in denen der Bedarf die Kapazität unterschreitet, erforderlichenfalls anderen Systemen elektrischen Strom. Die Kraftwerke 102, 104 und das Hauptübertragungssystem 106 können insgesamt als Erzeugungsnetz 110 bezeichnet sein.
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Das Hauptübertragungssystem 106 enthält gewöhnlich Hochspannungsleitungen im Bereich von beispielsweise 69 kV bis 500 kV und zugeordnete Übertragungs- und Verteilungseinrichtungen, die die elektrische Energie von dem Ort der Erzeugung in den Kraftwerken 102, 104 zu einem Verteilernetz 112 befördern. Das Verteilernetz 112 kann eine oder mehrere Verteilungssubstationen 114, 116, 118 beinhalten und verteilt die von dem Erzeugungsnetz 110 stammende elektrische Energie an Endnutzer, beispielsweise Verbraucher 124 und 126.
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Die Verteilungssubstationen 114, 116, 118 transformieren die Übertragungsspannung für die Endbenutzer auf Verteilungspegel herunter, beispielsweise auf 13 kV, 27 kV oder 33 kV. Die Verteilungssubstationen 114, 116, 118 können eine oder mehrere Transformations-, Schalt-, Schutz- und Steuereinrichtungen sowie Stromkreisunterbrecher beinhalten, um möglicherweise auftretende Fehlfunktionen, beispielsweise Kurzschluss- oder Überlastströme, zu unterbrechen. Die Verteilungssubstationen 114, 116, 118 können zudem Einrichtungen wie Sicherungen, Überspannungsschutz, Bedienelemente, Messgeräte, Kondensatoren, Laststufenschalter und Spannungsregler enthalten.
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Es sollte verständlich sein, dass jede der Verteilungssubstationen 114, 116, 118 mit einem einzigen Kraftwerk verbunden sein kann, z. B. mit dem ersten Kraftwerk 102. In Abwandlungen können die Verteilungssubstationen 114, 116, 118 mit dem Hauptübertragungssystem 106 verbunden sein, so dass sie elektrischen Strom von verschiedenen Kraftwerken aufnehmen.
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Die Verteilungssubstationen 114, 116, 118 können mit einem oder mehreren lokalen Stromverteilernetzen 120 verbunden sein. Die lokalen Netze 120 beliefern ein Gebiet, beispielsweise ein Wohngebiet, mit elektrischen Strom. Die lokalen Netze 120 können, wie aus dem Stand der Technik bekannt, einen oder mehrere Zweige aufweisen. Zur Vereinfachung der Erläuterung werden hierin lediglich Verteilungssubstation 118 näher erläutert, jedoch kann die folgenden Erläuterung selbstverständlich auf jede der Verteilungssubstationen 114, 116, 118 angewendet werden.
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Das mit der Verteilungssubstation 118 verbundene lokale Netz 120 ist außerdem mit weiteren Einrichtungen verbunden, z. B. mit Verteilungstransformatoren 122, die die von der Substation 118 ausgegebene Spannung auf eine Spannung transformiert, die durch Endverbraucher, z. B. den ersten Endverbraucher 124 und den zweiten Endverbraucher 126, genutzt werden kann. Beispielsweise kann die Substation 118 elektrischen Strom mit einer Spannung von 13 kV verteilen. Die Transformatoren 122 verringern eine im Haushalt einsetzbare Spannung von 120 V bzw. 208 V. Das lokale Stromverteilernetz 120 kann auch isolierte Endverbraucher aufweisen, beispielsweise ein Bürogebäude oder eine Manufaktur (nicht gezeigt). Die Anzahl von Verbrauchern 124, 126, die mit dem lokale Stromverteilernetz 120 verbunden sein können, kann variieren.
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Jeder Knoten (z. B. die Verteilungssubstation 118 oder Knoten in dem Hauptübertragungssystem 106) können eine Nennkapazität aufweisen. Die Nennkapazität bezeichnet die Energiemenge, die einen speziellen Knoten sicher durchqueren kann. Es versteht sich, dass der Kapazitätswert, der im Vorliegenden genutzt wird, tatsächlich ein Vorgabewert sein kann, der auf der Nennkapazität begründet ist, und dass der Begriff ”Vorgabewert” als solcher in Zusammenhang mit dem Bezug auf einen Knoten entweder die Nennkapazität (d. h. die von dem Knoten bewältigbare Kapazität) bedeuten kann oder ein von der Nennkapazität abweichender Wert sein kann. Wenn die Nennkapazität des Knotens nahezu oder tatsächlich erreicht ist, liegt an jenem Knoten eine Spitzenlast vor.
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Ein oder mehrere Verbraucher (z. B. der erste Verbraucher 124 und der zweite Verbraucher 126), die mit einer speziellen Verteilungssubstation 118 verbunden sind, können eine oder mehrere Strom verbrauchende Einrichtungen 128 beinhalten. Die Stromverbrauchereinrichtungen 128 können beispielsweise Kühlgeräte, Klimaanlagen, Waschmaschinen und Trockner und dergleichen sein. In einem Ausführungsbeispiel sind die Strom verbrauchenden Einrichtungen 128 ”intelligente” Einrichtungen, und das Verteilernetz 112 ist ein intelligentes Netz. Ein intelligentes Netz ist eine Form von Stromnetz, das digitale Technologie verwendet. Ein intelligentes Netz liefert Elektrizität von Anbietern (z. B. Kraftwerken 102, 104) zu Verbrauchern (z. B. den Verbrauchern 124, 126) und verwendet digitale Datenübertragungsmittel, um Einrichtungen am Wohnsitz von Verbrauchern zu steuern oder zu überwachen. Zu jenem Zweck können die Stromverbrauchereinrichtungen 128 in ihrem Inneren intelligente Messgeräte beinhalten oder können optional mit einem oder mehreren vorgelagerten intelligenten Zählern 130 verbunden sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält das System 100 einen Preisbildungsmonitor 140. Allgemein überwacht der Preisbildungsmonitor 140 die Lasten an Knoten des Systems 100. Wenn auf eine Spitzenlastbedingung gestoßen wird, kann der Preisbildungsmonitor 140 Verbrauchern 124, 126 Spitzenpreisbildung auferlegen. Der Spitzenpreis wird gewöhnlich höher sein als ein Standardstrompreis. Außerdem können Verbrauchern 124 zusätzliche Strafgebühren auferlegt werden, 126, falls sie gewisse Schwellwerte in Zeiten einer Spitzenpreisbildung überschreiten. In einem Ausführungsbeispiel können jene Kunden, die ihren Verbrauch tatsächlich reduzieren, ein Guthaben erhalten, das dazu dient, die Spitzenpreisbildung zu kompensieren. In einem Ausführungsbeispiel wird der (möglicherweise Straftarife enthaltende) Betrag der erhöhten Kosten, der während eines Spitzentarifs von Verbrauchern getragen wird, durch die Guthaben ausgeglichen, die an Verbraucher vergeben werden, die ihren Verbrauch reduzieren. Mit anderen Worten, jede Einnahmesteigerung, die durch den Stromanbieter aufgrund von Spitzenpreisbildung und/oder Straftarifen realisiert ist, kann Verbrauchern in Form von Guthaben rückerstattet werden. Auf diese Weise können Kunden, die ihren Verbrauch verringern, um Spitzenlast zu reduzieren, belohnt werden.
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Die intelligenten Zähler 130 und/oder die intelligenten Einrichtungen 128 können die Fähigkeit aufweisen, einem Benutzer zu ermöglichen, den Preis zu begrenzen, den er bereit ist, für Energie (Elektrizität) zu zahlen, um eine spezielle Maschine zu betreiben. Beispielsweise sei eine der intelligenten Einrichtungen 128 ein Wäschetrockner. Der Benutzer kann eine obere Grenze (beispielsweise) für die Kosten pro Stunde vorgeben, die der Nutzer für den Betrieb des Trockners bereit ist zu zahlen. In einem Ausführungsbeispiel übermittelt der Preisbildungsmonitor 140 an die intelligente Einrichtung 128 einen Strompreis. Falls der Preis den oberen Schwellwert unterschreitet, kann die intelligente Einrichtung 128 arbeiten. Falls die intelligente Einrichtung 128 hingegen in Betrieb ist, wenn der intelligenten Einrichtung 128 ein Spitzentarif mitgeteilt wird, der den oberen Schwellwert überschreitet, kann die intelligente Einrichtung 128 den Betrieb anhalten. Somit geben die Benutzer (beispielsweise die Verbraucher) den Preis vor, bei dem sie veranlasst werden, Last abzugeben. Der obere Schwellwert kann außerdem ein Mittel zur Lastzeitplanung intelligenter Einrichtungen mit Blick auf Zeiten vorsehen, in denen Strom kostengünstiger ist.
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Dementsprechend besteht ein technischer Effekt der vorliegenden Erfindung darin, dass es Verbrauchern ermöglicht ist, die Abgabe von Last zu steuern. Ein weiterer technischer Effekt basiert darauf, dass die Spitzenpreisbildung (z. B. ein Spitzenlastzuschlag und/oder ein Straftarif) durch Guthaben ausgeglichen werden kann, die Kunden gewährt werden, die in Spitzenzeiten Last abgeben.
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2 zeigt in einem Blockschaltbild einen Preisbildungsmonitor 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Preisbildungsmonitor 140 kann auf einer oder mehreren verschiedenen Computervorrichtungen durchgeführt werden. Allgemein bildet der Preisbildungsmonitor 114 ein Verbindungselement zwischen überwachten Bedingungen eines Verteilernetzes (z. B. des Verteilungssystems 112) und einem Verteilungspreisbildungsplan vor, der genutzt werden kann, um die Belastung des Verteilernetzes zu beeinflussen. D. h. der Preisbildungsmonitor 140 kann veranlassen, dass Preise während einer Spitzenlast solange steigen, bis Verbraucher motiviert sind, Last abzugeben und dadurch die Spitzenlast zu reduzieren. Darüber hinaus kann der Preisbildungsmonitor 140 Verbrauchern, die einen Nutzungsschwellwert in Spitzenzeiten überschreiten, auch zusätzliche Straftarife auferlegen.
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Der veranschaulichte Preisbildungsmonitor 140 enthält eine Überwachungs- und Steuerungsmaschine 202. Die Überwachungs- und Steuerungsmaschine 202 kann aus einem Verteilernetz Energieverbrauchs-(Last-) und andere Werte 204 aufnehmen und an das Netzwerk Steuerbefehle 206 ausgeben. In einem Ausführungsbeispiel ist die Überwachungs- und Steuerungsmaschine 202 Teil eines übergeordneten Steuerungs- und Datenerfassungs-(SCADA)-Systems. Solche Systeme sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden hier nicht weiter erläutert. In einem Ausführungsbeispiel nimmt die Überwachungs- und Steuerungsmaschine 202 die Lastwerte oder andere Werte 204 von mehreren Knoten in einem Verteilernetz auf. In einem Ausführungsbeispiel können sich sie Knoten auf unterschiedlichen Levels befinden. Beispielsweise kann sich ein Knoten an einer Verteilungssubstation befinden und mehrere Knoten aufweisen, die stromabwärts davon angeschlossen sind. Die stromabwärtigen Knoten können beispielsweise an dem Beginn jedes Zweigs angeordnet sein, der sich ausgehend von der Verteilungssubstation erstreckt, und jeder Zweig kann einen Knoten an jedem Verteilungstransformator beinhalten, der mit dem Zweig verbunden ist.
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Unabhängig von der speziellen Konfiguration wird der an einem oder mehreren Knoten vorhandene Lastwert an die Spitzenpreisbildungsmaschine 208 ausgegeben. Die Spitzenpreisbildungsmaschine 208 ist dazu eingerichtet, zu ermitteln, ob eine aktuelle oder vorherberechnete Last an irgendeinem der Knoten die Kapazität an dem Knoten überschreitet oder voraussichtlich überschreiten wird. Falls die aktuelle oder vorherberechnete Last die Kapazität überschreitet, kann die Spitzenpreisbildungsmaschine 208 identifizieren, dass eine aktuelle oder zukünftige Spitzenlastsituation vorliegt.
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Die Spitzenpreisbildungsmaschine 208 kann in einem Ausführungsbeispiel Tabellen oder andere Daten enthalten, die die Nennkapazität für einige oder sämtliche Knoten in dem Verteilernetz kennzeichnen. In einem Ausführungsbeispiel wird die Nennkapazität für jeden Knoten mit einer Stromlast verglichen, um zu ermitteln, ob eine aktuelle Spitzenlastsituation vorliegt. In noch einem Ausführungsbeispiel kann die Spitzenpreisbildungsmaschine 208 ein Eingabesignal aufnehmen 210, das einen Umwelteingabewert bereitstellt, der genutzt werden kann, um einen prognostizierten Lastwert zu berechnen, der zukünftig auftreten kann. Der Umwelteingabewert kann in einem Ausführungsbeispiel eine Tageshöchsttemperatur sein. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann das Eingabesignal 210 auch eine erwartete Zeit der Tageshöchsttemperatur beinhalten. Die Zeit kann von Bedeutung sein, da sich herausgestellt hat, dass der Energieverbrauch gewöhnlich mit der Temperatur steigt. Dementsprechend lässt sich anhand des Zeitpunkts der Maximaltemperatur voraussagen, wann der Spitzenstromverbrauch auftritt. In diesem Ausführungsbeispiel kann die prognostizierte Last außerdem allgemeine Nutzungsdaten beinhalten, beispielsweise die mittlere Nutzung bei einer mittleren Temperatur in einer speziellen Zeit. Eine solche allgemeine Nutzung kann Lastschwankungen auf dem Netz berücksichtigen, die z. B. darauf zurückzuführen sind, dass von der Arbeit heimkehrende Personen nach Feierabend mit der Wäschepflege beginnen. Falls die prognostizierte Last an einem Knoten die Nennkapazität an dem Knoten überschreitet, kann die Spitzenpreisbildungsmaschine anzeigen, dass in der Zukunft Spitzenlast auftreten kann. Allgemeine Nutzungsdaten können zudem gewisse spezifische Informationen in Zusammenhang mit dem Datum beinhalten, die den Verbrauch beeinflussen können, beispielsweise spezielle Ereignisse wie Feiertage oder größere Sportveranstaltungen wie Superbowl oder Weltmeisterschaften.
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Unabhängig davon, ob die Spitzenlast aktuell auftritt oder erwartet wird, gibt die Spitzenpreisbildungsmaschine 208 einen Grad von Spitzenlast (oder einen davon abhängigen Wert), der an einem oder mehreren Knoten in dem Netzwerk erfahren wird, an einen Lastansprechkalkulator 212 aus. Allgemein berechnet der Lastansprechkalkulator 212 eine Lastansprechempfindlichkeit auf Preissteigerungen, um eine Lastansprechkurve zu bilden. In einem Ausführungsbeispiel korreliert die Lastansprechkurve einen Grad einer Spitzenlastverringerung basierend auf einem Grad einer Preissteigerung. In manchen Fällen kann die Lastansprechkurve von früheren Daten abgeleitet werden. Falls beispielsweise eine frühere Steigerung um x% bei einer speziellen Temperatur zu einer Verringerung der Nutzung von y% führte, können diese Werte hinsichtlich der gegenwärtigen Situation interpoliert werden. Außerdem kann jeder Knoten seine eigene Lastansprechkurve aufweisen, um beispielsweise Änderungen der Demographie und der Zahl oder Art von Verbrauchern zu berücksichtigen, die möglicherweise betroffen sind. Da die intelligenten Einrichtungen 128 in der Lage sind, mit dem Preisbildungsmonitor 140 Daten auszutauschen, kann die Lastansprechkurve selbstverständlich auch das Ansprechen einzelner oder mehrerer einzelner Einrichtungen auf eine spezielle Preissteigerung berücksichtigen.
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Auf der Grundlage der Lastansprechkurve lässt sich mittels eines Preisbildungskalkulators 214 ein anfänglicher Spitzenpreis festlegen. Der Preisbildungskalkulator 214 wählt einen neuen Preis für Strom aus, der an den Knoten geliefert wird. Dieser neue Preis wird so festgelegt, dass er erwartungsgemäß ein Fallen der Last unterhalb der Nennkapazität des Knotens bewirkt. Der neue Preis wird anschließend den Verbrauchern an dem Knoten durch eine Smartdevice-Datenaustauschmaschine 216 mitgeteilt. Es versteht sich, dass der Lastansprechkalkulator 212 ständig oder periodisch überprüfen kann, ob eine Strompreisbildung zu dem gewünschten Ergebnis geführt hat. Falls nicht, kann die Lastansprechkurve angepasst werden, um aktuelle Bedingungen genauer zu berücksichtigen.
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In einem Ausführungsbeispiel kann an jene Verbraucher, die Einrichtungen besitzen, die in Spitzenlastzeiten den Verbrauch reduzieren, mittels eines Guthabenkalkulators 218 ein Guthaben vergeben werden. Der Guthabenkalkulator 218 kann das Guthaben in einem Ausführungsbeispiel auf der Grundlage eines Verbrauchernutzungsschwellwerts erzeugen. Dieser Schwellwert lässt sich auf mehreren unterschiedlichen Wegen festlegen. Beispielsweise kann der Schwellwert vorgegeben werden als: die Last, die durch den Verbraucher in dem Zeitraum genutzt wird, in dem die Spitzenpreisbildung begann; ein durchschnittliches vorgelagertes Lastprofil; ein mittlerer Verbrauch eines vergleichbaren Verbrauchers; oder ein willkürlicher Wert. Falls die Nutzung während der Spitzenlast durch einen speziellen Verbraucher geringer ist als der Schwellwert, kann jenem Verbraucher unabhängig von der Art und Weise, in der der Schwellwert festgelegt ist, ein Guthaben gutgeschrieben werden.
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Die Höhe des Guthabens lässt sich auf mehreren unterschiedlichen Wegen ermitteln. Beispielsweise kann das Guthaben ein Pauschalbetrag sein oder es kann auf der Grundlage der Energiemenge festgelegt werden, um die der Schwellwert während des Zeitraums des Spitzenpreises unterschritten wurde. In einem Ausführungsbeispiel wird die Summe sämtlicher Guthaben, die an mit einem speziellen Knoten verbundene Verbraucher vergeben werden, so festgesetzt, dass sie eine in Zusammenhang mit einer Spitzenlast erzielte Einnahmesteigerung ausgleicht, die aufgrund des erhöhten Preises aufgetreten ist, der für die Lieferung von Strom an den Knoten während Spitzenlastzeiten in Rechnung gestellt wird. Selbstverständlich kann dies auf jeden einzelnen Knoten und auf das Verteilungssystem als Ganzes zutreffen.
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Optional kann der Preisbildungsmonitor 140 einen Straftarifkalkulator 220 beinhalten. Der Straftarifkalkulator 220 kann Verbrauchern, die ihren Schwellwert überschreiten, über den in Spitzenlastzeiten erhöhten Preis hinaus einen zusätzlichen Straftarif auferlegen. In einem solchen Ausführungsbeispiel wird die Summe sämtlicher Guthaben, die an Verbraucher vergeben werden, die mit einem speziellen Knoten verbunden sind, so festgelegt, dass sie eine in Zusammenhang mit einer Spitzenlast erzielte Einnahmesteigerung ausgleicht, die aufgrund des an dem Knoten während Spitzenlastzeiten gewöhnlich in Rechnung gestellten erhöhten Preises und der Strafgebühren aufgetreten ist. Ähnlich wie im Falle der Guthaben kann der Betrag der Strafgebühren festgelegt oder beispielsweise auf der Grundlage eines den Schwellwert überschreitenden Grades der Nutzung während des Spitzenpreises berechnet werden.
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3 veranschaulicht ein Verfahren 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 300 kann beispielsweise durch den in 2 veranschaulichten Preisbildungsmonitor 140 durchgeführt werden. Das in 3 gezeigte Verfahren 300 kann für jeden Knoten in einem Verteilernetz durchgeführt werden. In einem Ausführungsbeispiel werden die am weitesten stromabwärts liegenden Knoten zuerst verarbeitet, und anschließend Knoten verarbeitet, die näher an der Energieerzeugung liegen, um die Auswirkungen einer Spitzenpreisbildung an den stromabwärtigen Knoten zu berücksichtigen.
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Das Verfahren beginnt in Block 302, wo der momentane und/oder prognostizierte Strom durch einen oder mehrere Knoten aufgenommen wird. Die folgende Erläuterung wird sich lediglich auf die momentane Last konzentrieren, jedoch kann die vorherberechnete Last, wie weiter unten beschrieben, selbstverständlich in derselben Weise verwendet werden, mit dem Unterschied, dass die Spitzenpreisbildung auf einen zukünftigen Zeitpunkt angewendet wird.
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In Block 304 wird ermittelt, ob der durch den Knoten hindurch aufgenommene Strom die Nennkapazität des Knotens überschreitet. Falls dies nicht der Fall ist, endet das Verfahren. Anderenfalls wird die Verarbeitung mit Block 306 fortgesetzt. In Block 306 wird, wie im Vorausgehenden beschrieben, eine Lastansprechkurve erzeugt. Anhand der Lastansprechkurve wird in Block 308 ein Spitzenpreis für Strom erzeugt. Der Spitzenpreis wird in einem Ausführungsbeispiel so ausgewählt, dass er eine Abnahme des Verbrauchs unterhalb der Nennkapazität des Knotens bewirkt. In Block 310 wird der Spitzenpreis an die Verbraucher ausgegeben.
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In Block 312 werden Verbrauchsschwellwerte berechnet oder abgerufen, die während des Spitzenlasttarifs für jeden Verbraucher anzuwenden sind. Wie oben beschrieben, kann der Verbrauchsschwellwert auf mehreren unterschiedlichen Wegen gebildet werden. In Block 314 wird der momentane Verbrauch jedes Verbrauchers mit dem Schwellwert verglichen, der den Verbrauchern zugewiesen ist. Falls der Schwellwert überschritten wird, kann, wie in Block 316 gezeigt, ein optionaler Straftarif auferlegt werden. Falls der Verbrauch den Schwellwert hingegen unterschreitet, wird in Block 318 an den Verbraucher ein Guthaben vergeben. In einem Ausführungsbeispiel ist die Summe des Betrages sämtlicher Guthaben gleich dem Betrag der aufgrund von Spitzenpreisbildung erzielten Einnahmesteigerung.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Rechnersystems 400 auf dem Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können. Das in 4 veranschaulichte System 400 enthält eine oder mehrere (gemeinsam oder allgemein als Prozessor(en) 401 bezeichnete) Zentraleinheiten (Prozessoren) 401a, 401b, 401c, usw. Die Prozessoren 401 sind über einen Systembus 413 mit einem Systemarbeitsspeicher 414 (RAM) und vielfältigen anderen Komponenten verbunden. Ein Festspeicher (ROM) 402 ist mit dem Systembus 413 verbunden und kann ein Basiseingabe/Ausgabesystem (BIOS) enthalten, das gewisse Grundfunktionen des Systems 400 steuert.
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4 veranschaulicht ferner einen Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Adapter 407 und einen Netzwerkadapter 406, die mit dem Systembus 413 verbunden sind. Der I/O-Adapter 407 kann ein standardisierter Schnittstellen-(SCSI)-Adapter oder ein beliebiger sonstiger Adapter sein, der mit einer Festplatte 403 und/oder einem Bandspeicherlaufwerk 405 oder beliebigen sonstigen ähnlichen Komponenten verbunden ist. Der I/O-Adapter 407, die Festplatte 403 und das Bandspeichergerät 405 sind hierin insgesamt als Massenspeicher 404 bezeichnet. In einem Ausführungsbeispiel können der Massenspeicher 404 und der Systemarbeitsspeicher 414 insgesamt als Speicher bezeichnet sein und sie können über mehrere Computervorrichtungen verteilt sein.
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Ein Netzwerkadapter 406 verbindet den Bus 413 mit einem betriebsfremden Netzwerk 416, das es dem System 400 ermöglicht, Daten mit sonstigen derartigen Systemen auszutauschen. Ein Bildschirm (z. B. ein Anzeigemonitor) 415 ist durch den Displayadapter 412 mit dem Systembus 413 verbunden. Weiter enthält das System 400 eine Tastatur 409, eine Maus 410 und einen Lautsprecher 411, die sämtliche über den Benutzerschnittstellenadapter 408 mit dem Bus 413 verbunden sind.
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Es ist einsichtig, dass das System 400 ein beliebiger geeigneter Computer oder eine Rechnerplattform, oder eine spezialisierte Einrichtung sein kann, und Terminals, Funkeinrichtungen, Datengeräte, Vorrichtungen, Workstations, Minicomputer, Großrechner, Minicomputer (PDAs) oder andere Computervorrichtungen enthalten kann. Es versteht sich, dass das System 400 mehrere Computervorrichtungen enthalten kann, die durch ein Datenaustauschnetzwerk untereinander vernetzt sind. Beispielsweise kann zwischen zwei Systemen eine Client-Server Beziehung vorliegen, und die Verarbeitung kann auf beide Einheiten verteilt sein.
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Wie im Vorliegenden beschrieben, enthält das System 400 maschinenlesbare Befehle, die auf von einem Rechner auslesbaren Medien (beispielsweise der Festplatte 404) gespeichert sind, und das System dazu veranlassen, ein oder mehrere hierin beschriebene Verfahren durchzuführen.
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Während die Erfindung lediglich anhand einer beschränkten Anzahl von Ausführungsbeispielen im Einzelnen beschrieben wurde, sollte es ohne weiteres verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf derartige beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von bisher nicht beschriebenen Veränderungen, Abänderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen zu verkörpern, die jedoch dem Schutzbereich der Erfindung entsprechen. Während vielfältige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, ist es ferner selbstverständlich, dass Aspekte der Erfindung möglicherweise lediglich einige der beschriebenen Ausführungsbeispiele beinhalten. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorausgehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern ist lediglich durch den Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche beschränkt.
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Ein System 100 zur Implementierung von Spitzenpreisbildung in einem Energieverteilernetz 112 enthält eine Überwachungs- und Steuerungsmaschine 202, die dazu eingerichtet ist, einen aktuellen Energieverbrauchswert für einen Knoten in dem Energieverteilernetz aufzunehmen, und eine Spitzenpreisbildungsmaschine 208, die mit der Überwachungs- und Steuerungsmaschine verbunden ist, die dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, ob ein Energieverbrauchswert einen Kapazitätsvorgabewert des Knotens überschreitet. Das System enthält zudem einen Preisbildungskalkulator 214, der einen Spitzenpreis für Strom festlegt, der zu verwenden ist, während der aktuelle Energieverbrauchswert den Vorgabewert des Knotens überschreitet, und einen Guthabenkalkulator 218, der Guthaben an mit dem Knoten verbundene Verbraucher 124, 126 vergibt, die Energie mit einer Rate unterhalb eines Schwellwerts verbrauchen, während der aktuelle Energieverbrauchswert den Vorgabewert des Knotens überschreitet.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Erzeugungs- und Verteilungssystem
- 102
- Kraftwerk
- 104
- Kraftwerk
- 106
- Hauptübertragungssystem
- 108
- Mehrfachaufwärtstransformator
- 110
- Erzeugungsnetz
- 112
- Verteilernetz
- 114
- Verteilungssubstation
- 116
- Verteilungssubstation
- 118
- Verteilungssubstation
- 120
- Lokale Stromverteilernetze
- 122
- Verteilungstransformatoren
- 124
- Erster Endverbraucher
- 126
- Zweiter Endverbraucher
- 128
- Enegieverbrauchergeräte
- 130
- Vorgelagerte intelligente Zähler
- 140
- Preisbildungsmonitor
- 202
- Steuerungsmaschine
- 204
- Werte
- 206
- Steuerbefehle
- 208
- Spitzenpreisbildungsmaschine
- 210
- Eingabesignal
- 212
- Lastansprechkalkulator
- 214
- Preisbildungskalkulator
- 216
- Datenaustauschmaschine für intelligente Geräte
- 218
- Guthabenkalkulator
- 220
- Straftarifkalkulator
- 300
- Verfahren
- 302
- Block
- 304
- Block
- 306
- Block
- 308
- Block
- 310
- Block
- 312
- Block
- 314
- Block
- 316
- Block
- 318
- Block
- 400
- Rechnersystem
- 401
- Prozessor
- 401a
- Zentraleinheiten
- 401b
- Zentraleinheiten
- 401c
- Zentraleinheiten
- 402
- Festspeicher (ROM)
- 403
- Festplatte
- 404
- Massenspeicher
- 405
- Bandspeicherlaufwerk
- 406
- Netzwerkadapter
- 407
- Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Adapter
- 408
- Benutzerschnittstellenadapter
- 409
- Tastatur
- 410
- Maus
- 411
- Lautsprecher
- 412
- Displayadapter
- 413
- Systembus
- 414
- Systemarbeitsspeicher (RAM)
- 415
- Schirm
- 416
- Betriebsfremdes Netzwerk
